目前電解水制氫主要有堿性（ALK）電解、質(zhì)子交換膜（PEM）電解、陰離子交換膜電解（AEM）電解、固體氧化物（SOEC）電解這四種技術(shù)路線，根據(jù)各自技術(shù)特點以及商業(yè)化應(yīng)用程度，堿性電解水制氫路線及PEM電解水制氫將是未來與可再生能源結(jié)合的主流電解水制氫工藝路線。
堿性電解。該技術(shù)已實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用，國內(nèi)關(guān)鍵設(shè)備主要性能指標(biāo)均接近國際先進(jìn)水平，設(shè)備成本低，單槽電解制氫量較大，適用于電網(wǎng)電解制氫。
PEM電解。該技術(shù)國內(nèi)較國際先進(jìn)水平差距較大，體現(xiàn)在技術(shù)成熟度、裝置規(guī)模、使用壽命、經(jīng)濟(jì)性等方面，國外已有通過多模塊集成實現(xiàn)百兆瓦級PEM電解水制氫系統(tǒng)應(yīng)用的項目案例。其運(yùn)行靈活性和反應(yīng)效率較高，能夠以最低功率保持待機(jī)模式，與波動性和隨機(jī)性較大的風(fēng)電和光伏具有良好的匹配性。
AEM電解。該技術(shù)將傳統(tǒng)堿性液體電解質(zhì)水電解與PEM水電解的優(yōu)點結(jié)合起來，目前國內(nèi)外尚處于研發(fā)完善階段。現(xiàn)階段的研發(fā)集中于堿性固體聚合物陰離子交換膜與高活性非貴金屬催化劑。
SOEC電解。該技術(shù)的電耗低于堿性和PEM電解技術(shù)，但尚未廣泛商業(yè)化，國內(nèi)僅在實驗室規(guī)模上完成驗證示范。由于SOEC電解水制氫需要高溫環(huán)境，其較為適合產(chǎn)生高溫、高壓蒸汽的光熱發(fā)電等系統(tǒng)。
目前來看，堿性電解槽成本較低，經(jīng)濟(jì)性較好，市場份額較PEM電解槽高一些。不過隨著燃料電池技術(shù)的不斷成熟，質(zhì)子交換膜國產(chǎn)化的不斷加速突破，長期來看，PEM電解槽的成本和市場份額將逐漸提高，與堿性電解槽接近持平，并根據(jù)各自與可再生能源電力系統(tǒng)的適配性應(yīng)用在光伏、風(fēng)電領(lǐng)域。
圖表 1 四類電解水制氫對比
